基于arm和qt的多路信號檢測系統設計畢業設計論文(文件)

　

【正文】 資 源 相 對 不 足 ，嵌 入 式 系 統 的 硬 件 和 軟 件 都 必 須 高 效 率 地 設 計 ， 量 體 裁 衣 、 去 除 冗 余 ， 力 爭在 同 樣 的 硅 片 面 積 上 實 現 更 高 的 性 能 ， 這 樣 才 能 在 具 體 應 用 中 對 處 理 器 的 選擇 更 具 有 競 爭 力 。因 為 嵌 入 式 系 統 往 往 和 具 體 應 用 有 機 地 結 合 在 一 起 ， 它 的 升 級 換 代 也 是和 具 體 產 品 同 步 進 行 ， 因 此 嵌 入 式 系 統 產 品 一 旦 進 入 市 場 ， 具 有 較 長 的 生 命周 期 。 目 前 低 層 系 統 和 硬 件 平 臺 經 過 若 干 年 的 研 究 ， 已 經 相 對 比 較成 熟 ， 實 現 各 種 功 能 的 芯 片 應 有 盡 有 。 我 國 自 主 開 發 的 嵌 入 式系 統 軟 件 產 品 如 科 銀 (CoreTek)公 司 的 嵌 入 式 軟 件 開 發 平 臺 DeltaSystem,它 不 僅 包 括 DeltaCore 嵌 入 式 實 時 操 作 系 統 ,而 且 還 包 括 LamdaTools 交 叉開 發 工 具 套 件 、 測 試 工 具 、 應 用 組 件 等 ； 此 外 ， 中 科 院 也 推 出 了 Hopen嵌 入 式 操 作 系 統 （ 雖 然 還 不 夠 完 善 ） 。 這 就 使 得 很 多 生 手 能 夠 比 較 快 的 進 入 研 究 狀 態 ， 利 于發 揮 大 家 的 積 極 創 造 性 。 其 重 要 性隨 著 手 持 設 備 的 普 及 而 越 來 越 突 出 。 第二章 基于 ARM 和 QT 的多路信號監測系統硬件設計 3 第 二 章 基 于 ARM和 QT的 多 路 信 號 監 測 系 統 硬 件 設 計 統 組 成信 號 監 測 系 統 設 計 包 括 信 號 采 集 模 塊 、 數 據 處 理 功 能 電 路 模 塊 、 以 及 液晶 顯 示 模 塊 ， 如 圖 21 所 示 。 S3C2410處 理 器 最 高 可 運 行 在 203MHz。 A/D 轉 換 器 有 以 下 類 型 ： 逐 位 比 較 型 、 積 分 型 、 計 數 型 、 并 行 比較 型 、 電 壓 － 頻 率 型 ， 主 要 應 根 據 使 用 場 合 的 具 體 要 求 ， 按 照 轉 換 速 度 、 精度 、 價 格 、 功 能 以 及 接 口 條 件 等 因 素 來 決 定 選 擇 何 種 類 型 。 由 于 T0、 VRef 為 已 知 的 固 定 常數 ， 因 此 反 向 積 分 時 間 T1 與 輸 入 模 擬 電 壓 Vi 在 T0 時 間 內 的 平 均 值 成正 比 。 由 于 雙 積 分 型 A/D 轉 換 是 測 量 輸 入 電 壓Vi 在 T0 時 間 內 的 平 均 值 ， 所 以 對 常 態 干 擾 (串 摸 干 擾 )有 很 強 的 抑 制 作 用 ，尤 其 對 正 負 波 形 對 稱 的 干 擾 信 號 ， 抑 制 效 果 更 好 。 因 此 適 用 于 模 擬 信 號 變 化 緩 慢 ， 采 樣速 率 要 求 較 低 ， 而 對 精 度 要 求 較 高 ， 或 現 場 干 擾 較 嚴 重 的 場 合 。 進 行 比 較 。 然 后 再 對 SAR 寄 存 器 的 次 高 位 置“1”， 依 上 述 方 法 進 行 D/A 轉 換 和 比 較 。 顯 然 A/D 轉 換 器 的 位 數 N 決 定 于 SAR 的 位 數 和 D/A 的位 數 。 逐 次 逼 近 式 的 A/D 轉 換 器 的 主要 特 點 是 ： 轉 換 速 度 較 快 ， 在 1—100/μ s 以 內 ， 分 辨 率 可 以 達 18 位 ，特 別 適 用 于 工 業 控 制 系 統 。本 文 所 用 為 逐 次 逼 近 型 的 A/D 轉 換 器 。 另 外 ， 為了 使 Unix System V 和 BSD 上 的 程 序 能 直 接 在 Linux 上 運 行 ， Linux 還增 加 了 部 分 System V 和 BSD 的 系 統 接 口 ， 使 Linux 成 為 一 個 完 善 的Unix 程 序 開 發 系 統 。 Linux 支 持 動 態 鏈 接 方 式 ， 當 運 行 時 才 進 行 庫 鏈 接 ， 如 果 所 需 要 的 庫已 被 其 它 進 程 裝 入 內 存 ， 則 不 必 再 裝 入 ， 否 則 才 從 硬 盤 中 將 庫 調 入 。 Linux 最 常 用的 文 件 系 統 是 EXT2， 它 的 文 件 名 長 度 可 達 255 字 符 ， 并 且 還 有 許 多 特 有 第三章 嵌入式 linux 移植及驅動開發 12 的 功 能 ， 使 它 比 常 規 的 Unix 文 件 系 統 更 加 安 全 。 這 對 驅 動 開 發 者 提 出 了 比 較 高 的 要 求 ， 這 個 實 驗 主 要 是 給 大 家 進入 驅 動 設 計 提 供 一 個 簡 單 入 門 的 一 個 實 例 ， 并 不 需 要 提 供 太 多 與 硬 件 相 關 的內 容 ， 這 部 分 應 該 是 通 過 仔 細 閱 讀 芯 片 廠 家 提 供 的 資 料 來 解 決 。 驅 動 程序 主 要 需 要 考 慮 下 面 三 個 方 面 ： 提 供 盡 量 多 的 選 項 給 用 戶 ， 提 高 驅 動 程 序 的速 度 和 效 率 ， 盡 量 使 驅 動 程 序 簡 單 ， 使 之 易 于 維 護 。S3C2410 的 ADC 及 觸 摸 屏 控 制 寄 存 器 以 下 有 5 種 ：（ 1） ADC 控 制 寄 存 器 ： ADCCON。 各 參 數 描 述 見 表 32。表 33 ADC 延時寄存器參 數 描 述DEDLY 在 普 通 轉 換 模 式 ， 獨 立 X/Y 坐 標 轉 換 模 式 ， 自 動 坐 標 轉換 模 式 下 ， X/Y 坐 標 轉 換 的 延 時 時 間 。 該 寄 存 器 各 參 數 描 述 見 表 34。表 35 ADC 數據寄存器 1參 數 描 述XPDATA X 軸 轉 換 資 料 寄 存 器XY_PST 選 擇 X/Y 軸 自 動 轉 換 模 式AUTO_PST X/Y 軸 自 動 轉 換 使 能 位UPDOWN 選 擇 中 斷 等 待 模 式 的 類 型 為 0： 按 下 產 生 中 斷 為 1：釋 放 產 生 中 斷保 留 保 留 位 第三章 嵌入式 linux 移植及驅動開發 16 圖 32 ADC 接口電路圖上 圖 是 UPNetARM2410S 上 的 ADC 應 用 實 例 ， 開 發 板 通 過 一 個 10K 的電 位 器 (可 變 電 阻 )來 產 生 電 壓 模 擬 信 號 ， 然 后 通 過 第 一 個 通 道 (即 ： AIN0)將 模 擬 信 號 輸 入 ADC。)。 =0xff。}static ssize_t s3c2410_adc_write(struct file *file, const char *buffer, size_t count, loff_t * ppos){int data。if (down_interruptible(amp。)。 0x8000)) //查 看 AD 是 否 轉 換 完 成udelay(100)。 //10位 AD 轉 換 ， 所 以 取 低 十 位copy_to_user(buffer, (char *)amp。 //釋 放 信 號 量 第三章 嵌入式 linux 移植及驅動開發 18 return sizeof(ret)。}由 于 編 譯 開 發 板 內 核 時 直 接 把 ad 驅 動 加 入 到 內 核 里 面 ， 對 用 戶 的 只 是下 面 的 一 個 文 件 結 構 。 建 立 應 用 程 序include define ADC_DEV /dev/adc/0rawstatic int adc_fd = 1。int data=ADC_WRITE(channel, PRESCALE)。data, sizeof(data))。pthread_t th_。th_, NULL, Monitor, 0)。 i++){//采 樣 0~2 路 A/D 值d=((float)GetADresult(i)*)/。}}GetADresult 函 數 的 具 體 過 程 如 下 ： 假 如 我 們 的 比 列 因 子 是 0XFF， 通道 是 1 路 ， 即 0XO1， 那 么 經 過 int data=ADC_WRITE(channel, PRESCALE)。 將 驅 動 程 序 下 載 掛 載 到 內 核 ， 下 載 應 用 程 序 到 開 發 板 上 后 ， 運 行 應用 程 序 ， 扭 動 s3c2410 開 發 板 上 的 定 位 器 ， 可 以 觀 察 到 ADC 轉 換 值 的 變 化 ，證 明 驅 動 程 序 工 作 正 常 。 [4] 第三章 嵌入式 linux 移植及驅動開發 22 圖 34 連接圖 Linux 操 作 系 統 通 過 系 統 調 用 和 硬 件 中 斷 完 成 從 用 戶 空 間 到 內 核 空 間 的控 制 轉 移 。 內 核 內 部 通 過 file 結 構 識 別 設 備 ， 通 過file_operations 數 據 結 構 提 供 文 件 系 統 的 入 口 點 函 數 ， 也 就 是 訪 問 設 備 驅動 的 函 數 ， 結 構 中 的 每 一 個 成 員 都 對 應 著 一 個 系 統 調 用 。　 　 unsigned short x。　 　 typedef struct {　 　 unsigned int PenStatus。　 　 spinlock_t lock。 在 函 數 內 部 通 過s3c2410_ts_init( )實 現 模 塊 的 初 始 化 工 作 。接 口 函 數 s3c2410_ts_read( )這 個 函 數 實 現 的 任 務 是 將 事 件 隊 列 從 設 備 緩 存 中 讀 到 用 戶 空 間 的 數 據 緩存 中 。ADS7843 有 多 種 轉 換 時 序 ， 時 序 規 定 了 芯 片 與 設 備 及 CPU 間 是 如 何配 合 工 作 的 。 。坐 標 的 讀 取 是 通 過 多 次 采 集 取 平 均 值 的 方 法 ， 以 X 坐 標 的 讀 取 為 例 。 否 則 調 用 讀 取 函 數 的 進 程 就 要 進 入 睡 眠 。在 s3c2410_ts_init()中 的 另 一 個 重 要 任 務 是 執 行 接 口 函 數s3c2410_ts_open()， 在 這 個 函 數 中 初 始 化 緩 沖 區 的 頭 尾 指 針 、 觸 摸 屏 狀 態變 量 及 觸 摸 屏 事 件 等 待 隊 列 ?！?　 static struct file_operations s3c2410_fops = {　 　 owner: THIS_MODULE,　 　 open: s3c2410_ts_open,　 　 read: s3c2410_ts_read, release: s3c2410_ts_release,poll: s3c2410_ts_poll, }。　 　 unsigned int head, tail。　 　 unsigned short pad。寫 驅 動 程 序 的 任 務 之 一 就 是 完 成 file_operations 中 的 函 數 指 針 。 圖 35 是 一 個 設 備 驅 動 模 塊 動 態 掛接 、 卸 載 和 系 統 調 用 的 全 過 程 。 本 文 采 用SPI 接 口 的 觸 摸 屏 控 制 器 ADS7848 外 接 四 線 電 阻 式 觸 摸 屏 ， 這 種 方 式 最 顯著 的 特 點 是 響 應 速 度 更 快 、 靈 敏 度 更 高 ， 微 處 理 器 與 觸 摸 屏 控 制 器 間 的 通 訊時 間 大 大 減 少 ， 提 高 了 微 處 理 器 的 效 率 。data, sizeof(data))后 ， 實 際 調 用 的 是 驅 動 程 序 中 的s3c2410_adc_write 函 數 ， 在 這 個 函 數 中 ch=ADC_WRITE_GETCH(data） ，又 將 通 道 0X01 獲 取 出 來 。}usleep(1)。while( stop==0 ){ 第三章 嵌入式 linux 移植及驅動開發 20 for(